• 한국미생물·생명공학회지
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• 제40권4호
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• pp.414-418
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• 2012

미생물연료전지 운전을 할 때, 전압손실을 감소시키기 위한 다양한 방법들이 시도 되고 있다. 이 연구는 전해질과 저가의 금속이온을 전자수용체로 이용하여 전류발생을 확인하였다. 전해질로 phosphate buffer를 사용한 경우, 공기만 사용하였을 때보다 향상되었으며, 공기의 공급이 없이는 효과가 적은 것으로 나타났다. 전자수용체로 질산염(nitrate)을 사용하였을 때 산소를 공급하지 않았을 때보다 높은 전류발생을 보였으나 공기포화 물을 사용한 경우와 비교하여 전류발생이 향상되지는 않았다. 질산염을 양극부에 적용시에는 음극부와 양극부 모두 폐수처리가 가능한 시스템으로 구성하여 운전한다면 전류발생은 낮으나 서로 다른 폐수를 처리 할 수 있을 것으로 판단된다. 이 연구에서 적용한 3가지 방법 중에서 3가 철이온을 사용하였을 때 전류 발생이 가장 높았으며, 공기를 공급하지 않아도 전류 발생이 높게 유지되는 것으로 나타났다. 이것은 미생물연료전지의 규모를 증대시킬 때 폭기가 필요 없는 시스템을 구축할 수 있어 큰 장점으로 작용할 것으로 판단된다. 따라서 3가 철이온은 지구상에 가장 많은 금속 이온 중 하나로 용해도가 낮으나 저가의 3가 철이온을 잘 이용한다면 양극부 반응속도를 효율적으로 향상 시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제33권6호
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• pp.646-652
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• 2022

Dead ended anode (DEA) 시스템은 수소극(anode) 출구를 막고 압력으로 연료를 공급하는 방식이다. DEA 방식은 시스템 단순화를 통해 연료이용효율과 전력 효율을 향상시킬 수 있다. 하지만 DEA 운전 중 공기극(cathode)에서 수소극으로 질소와 물의 역확산으로 인한 범람(flooding)이 발생한다. 이러한 범람 현상은 연료전지 성능 저하와 전극 열화의 주요 요인이 된다. 따라서 DEA 운전 시 범람을 방지하기 위하여 연료전지 구조와 구성요소가 최적화되어야 한다. 본 연구에서는 DEA 시스템에서 연료전지의 성능과 연료이용효율 향상을 위해 발포 금속을 적용한 다공성 유로에 대한 영향을 조사하였다. 그 결과, 공기극에 다공성 유로를 사용한 경우 효과적인 물 관리로 연료전지 성능과 배출 간격(purge interval)이 개선되었고, 이를 통하여 공기극 유로 구조가 물 역확산에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이에 반해 수소극의 다공성 유로가 연료전지 성능에 미치는 영향은 미미하였다. DEA 시스템에서는 발포 금속 물성이 배출 간격에 영향을 미치며 cell 크기가 큰 발포 금속에서 안정적인 성능을 나타내었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권10호
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• pp.965-970
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• 2012

본 연구에서는 한국원자력연구원 중성자 영상장치와 중성자 영상법을 이용하여 운전 조건에 따른 DMFC 공기극 내부의 물 및 탄소 분포 변화를 가시화하였다. 운전 중에 연료극에서 발생하는 탄산 가스 때문에 정량적인 물량 계측은 힘들지만, 개회로 결과와 비교했을 때, 상대적으로 탄산가스와 물 분포변화를 가시화할 수 있었다. 이는 중성자 영상법은 직접 메탄올 연료전지의 공기극 채널 형상 최적화 및 적절한 물 관리에 유용한 정보를 제공할 수 있으며, 이를 바탕으로 성능 향상에 크게 기여할 것으로 예상된다.

• 신재생에너지
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• 제3권4호
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• pp.8-15
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• 2007

Liquid water in flow channel is an important factor that limits the steady and transient performance of PEM fuel cells. A computational fluid dynamics study based on the volume-of-fluid [VOF] multi-phase model was conducted to understand the two-phase flow behavior of liquid water in cathode gas channels. The liquid water transport in $180^{\circ}{\Delta}$ bends was investigated, where the effects of surface characteristics (hydrophilic and hydrophobic surfaces], channel geometries (rectangular and chamfered corners], and air velocity in channel were discussed. The two-phase flow behavior of liquid water with hydrophilic channel surface and that with hydrophobic surface was found very different; liquid water preferentially flows along the corners of flow channel in hydrophilic channels while it flows in rather spherical shape in hydrophobic channels. The results showed that liquid water transport was generally enhanced when hydrophobic channel with rounded corners was used. However, the surface characteristics and channel geometries became less important when air velocity was increased over 10m/s. This study is believed to provide a useful guideline for design optimization of flow patterns or channel configurations of PEM fuel cells.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권2호
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• pp.104-114
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• 2019

Energy is an essential driving force for modern society. In particular, electricity has become the standard source of power for almost every aspect of life. Electric power runs lights, televisions, cell phones, laptops, etc. However, it has become apparent that the current methods of producing this most valuable commodity combustion of fossil fuels are of limited supply and has become detrimental for the Earth's environment. It is also self-evident, given the fact that these resources are non-renewable, that these sources of energy will eventually run out. One of the most promising alternatives to the burning of fossil fuel in the production of electric power is the proton exchange membrane (PEM) fuel cell. The PEM fuel cell is environmentally friendly and achieves much higher efficiencies than a combustion engine. Water management is an important issue of PEM fuel cell operation. Water is the product of the electrochemical reactions inside fuel cell. If liquid water accumulation becomes excessive in a fuel cell, water columns will clog the gas flow channel. This condition is referred to as flooding. A number of researchers have examined the water removal methods in order to improve the performance. In this paper, a new water removal method that investigates the use of vibro-acoustic methods is presented. Piezo-actuators are devices to generate the flexural wave and are attached at end of a cathode bipolar plate. The "flexural wave" is used to impart energy to resting droplets and thus cause movement of the droplets in the direction of the traveling wave.

• 한국물환경학회지
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• 제29권6호
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• pp.808-812
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• 2013

A new type of microbial fuel cell (MFC) with anaerobic membrane filter was designed to produce bioelectricity and to treat domestic sewage at relatively high organic loading rate (OLR) of $6.25kgCOD/m^3/day$ and short hydraulic retention time (HRT) of 1.9 h. A following aeration system was applied to ensure effluent water quality in continuous operation. Glucose was supplemented to increase the influent concentration of domestic sewage. Influent substrate of 95% was removed via the MFC and following aeration system and the corresponding maximum power density was $25.6mW/m^3$. External resistor of $200{\Omega}$ and air-cathode system contributed better MFC performance comparing to $2000{\Omega}$ and dissolved oxygen as a catholyte.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제21권4호
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• pp.6-13
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• 2022

The electrostatic phenomenon seriously issued in extreme ultraviolet semiconductor cleaning was studied in junction with molecular dynamic aspect. It was understood that two lone pairs of electrons in water molecule were subtly different each other in molecular orbital symmetry, existed as two states of large energy difference, and became basis for water clustering through hydron bonds. It was deduced that when hydrogen bond formed by lone pair of higher energy state was broken, two types of [H₂O]⁺ and [H₂O]^- ions would be instantaneously generated, or that lone pair of higher energy state experiencing reactions such as friction with Teflon surface could cause electrostatic generation. It was specifically observed that, in case of electrolyzed cathode water, negative electrostatic charges by electrons were overlapped with negative oxidation reduction potentials without mutual reaction. Therefore, it seemed that negative electrostatic development could be minimized in cathode water by mutual repulsion of electrons and [OH]^- ions, which would be providing excellences on extreme ultraviolet cleaning and electrostatic control as well.

• 대한환경공학회지
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• 제32권2호
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• pp.149-154
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• 2010

전기분해와 공침법을 이용한 해수 중의 납 제거 가능성에 대하여 실험하였다. 전기분해조는 음이온교환수지를 채운 격막으로 분리되었다. 전기분해가 진행됨에 따라 음극식의 pH는 상승하여 콜로이드 형태의 $Mg(OH)_2$와 $CaCO_3$이 생성되었다. 넓은 표면적을 가지는 콜로이드 입자는 납 이온을 흡착하여 침천되었다. 전류밀도를 변화시키면서 바닷물의 전기분해하였으며 바닷물에 남아있는 Mg, Ca, Pb의 양을 적정법과 ASV 방법을 이용하여 측정하였다. 전류밀도와 pH가 증가함에 따라 바닷물 중의 납은 대부분 효과적으로 제거되었다.

• Advances in materials Research
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• 제4권2호
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• pp.63-76
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• 2015

The energy crisis involving depletion of fossil fuel resource is not the sole driving force for developing renewable energy technologies. Another driving force is the ever increasing concerns on the air quality of our planet, associated with the continuous and dramatic increase of the concentration of greenhouse gas (mainly carbon dioxide) emissions. The internal combustion engine is a major source of distributed $CO_2$ emissions caused by combustion of gasoline derived largely from fossil fuel. Another major source of $CO_2$ is the combustion of fossil fuels to produce electricity. New technologies for generating electricity from sources that do not emit $CO_2$, such as water, solar, wind, and nuclear, together with the advent of plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) and even all-electric vehicles (EVs), offer the potential of alleviating our present problem. Therefore, the relevant technologies in $LiFePO_4$ as cathode material for Li-ion batteries suitable to the friendly environment are reviewed aim to provide the vital information about the growing field for energies to minimize the potential environmental risks.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.95.2-95.2
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• 2005